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DEH设计说明书解读
华润渤海新区电厂350MW×2机组
控制系统（DEH）说明书
哈尔滨汽轮机厂自动控制有限公司
2014年6月
一、简介…………………………………………………….2
二、系统构成……………………………………………….2
三、系统设计原则……………………………………………20
四、基本功能………………………………………………21
五、操作指导……………………………………………….35
注：
画面组态没有完成，完成后添加，
一.简介
华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机组系哈尔滨汽轮机有限责任公司引进美国西屋公司技术生产的超临界、一次再热、三缸两排汽、单轴、双抽供热、凝汽式汽轮机。
汽轮机采用高中压联合方式冲转。
启机后，高压调门、中主门全开，由高主门/中调门控制汽机冲转、升速，转速至2900RPM/MIN时，开始高主、高调切换（直至高主门全开为止）。
高调及中调联合控制汽机继续升速，转速达到3000RPM时并网、带负荷。
机组配有两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV），三个工业抽汽调阀（LV）。
机组启动运行方式：
定及变压运行，高中压联合方式启动
负荷性质：
带基本负荷并调峰运行
周波变化范围：
48.5～50.5Hz
旁路形式及容量：
30％B-MCR高低压串联简易旁路
机组额定出力：
350MW
主汽门前蒸汽压力：
24.2MPa（a）
主汽门前蒸汽温度：
566℃
中联门前蒸汽压力：
91%高排压力
中联门前蒸汽温度：
566℃
背压：
4.90kPa（a）
采暖抽汽压力:
0.6MPa
华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统（简称DEH），电子设备采用了ABB北京贝利控制有限公司的SymphonyPLUSS+系统，液压系统采用了哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。
本说明书仅涉及华润渤海新区电厂DEH电气部分，液压部分请参考相关资料。
二.系统构成
DEH控制系统采用ABB贝利公司的SymphonyPLUSS+系统，DEH由三个控制柜组成：
ATC/DEH1/DEH2。
从功能上分为三个部分：
汽机基本控制（BTC）和汽机自启停（ATC），分别由2对互为冗余的控制器（HPC800K02）和相应的功能子模件完成。
人机接口（操作员站）是一台DELL高性能通用个人计算机，它通过PNI接入控制环路。
操作员站的工作环境为英文版MicrosoftWindows7Professional＋PGP
DEH硬件配置示意图如下所示
2.1模件
DEH一共配置了47块模件，其中6块为多功能处理器，其余40块为功能子模件。
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
1
24VDC直流电源
CPM24V,10A
8
个
2
24VDC电源二极管模块
CPDM10A
4
个
3
48VDC直流电源
CPSNT250W48VDC,5A
4
个
4
48VDC电源二极管模块
CPDM48V,10A
2
个
5
冗余的控制器模件、端子、电缆
HPC800K02
2
套
6
Profibus接口主模件、端子
PIO800K02
2
套
7
Profibus接口模件、端子
CI840
4
对
8
HN800bus扩展端子板套件
HN800K02
2
套
9
模拟量输入模件、端子板，8点
AI810（8）-TU830
8
套
10
RTD模拟量输入模件、端子板，8点
AI830（8）-TU830
4
套
11
TC模拟输入模件、端子板，8点
AI835（8）-TU830
5
套
12
模拟量输出模件、端子板，8点
AO810（8）-TU830
1
套
13
数字量输入模件、端子板，48VDC，16点
DI811（16）,48VDC-TU830
6
套
14
数字量输出模件、端子板，16点，交流继电器
DO810（16）-TU812
4
套
15
数字量输出直流继电器端子板直流继电器
TDO820（TRO05-A）
2
套
16
数字量输出交流继电器端子板，交流继电器
TDO810
2
套
17
阀门定位模件
VP800
11
套
18
超速保护模件
TP800
3
套
19
继电器输出模件
ROM810
9
套
20
继电器三取二表决模块
ROM830
6
套
21
ROMCBL
ROM830cable
18
根
22
S+安装机柜
800×600×2200
3
个
23
继电器
1
套
2.1.1HPC800K02
HPC800K02是SymphonyPLUSS+系统高性能高处理能力的过程控制器，它与INFI-90系统在功能、通讯以及结构上完全兼容，比MFP11/12功能更强大，是它的升级换代产品。
HPC800K02采用了32位处理器，主频32MHz，具有2Mb静态随机存储器（SRAM）、512kb非易失随机存储器（NVRAM）以及1Mb的FlashROM，可通过功能码、C、BASIC、Batch90等工具组态编程。
2.1.2INNPM12/INNIS01
PNI是过程处理单元（PCU）与控制环路的接口，通过该接口实现PCU与控制环路的数据交换。
2.1.3TP800
TP800是DEH专用的转速测量子模件，它将安装在汽轮机前箱内磁阻式转速探头测量出来的脉冲信号调制、整形、采样后变换成电信号，经过控制总线送给控制器。
每块ITP800接受一路转速脉冲信号，DEH配置了三块TP800子模件。
2.1.4DI811
DI811是16路开关量（干接点）输入子模件，查询电压可以是120VAC或者24/48/125VDC。
2.1.5TDO820
TDO820是16路开关量输出子模件，通过选择不同的端子单元可实现无源或者有源24/48VDC输出。
2.1.6AI810
IMFEC12是15路模拟量输入子模件，专门用于4～20mA或1～5VDC模拟量输入测量；通过设置端子单元上对应每个输入通道的DIPSHUNT，可实现电流输入方式（外部提供24VDC）或者变送器输入方式（机柜内部提供24VDC）。
2.1.7AI830/AI835
AI830/AI835是16路模拟量输入子模件，专门用于热电偶/热电阻等温度信号测量。
2.1.8AO810
AO810是14路模拟量输出子模件，专门用于4～20mA信号输出。
2.1.9VP800
VP800是DEH专用的阀门伺服子模件，它实际上是一块智能I/O模件，通过IMHHS03上的处理器完成蒸汽阀门的精确定位控制。
每块VP800控制一个可调蒸汽阀门（modulatedsteamvalve），DEH配置了8块VP80003：
TV×2；GV×4；IV×2。
2.2端子单元
现场信号或设备经过端子单元接入，再由预制电缆分别与机柜内各功能子模件相连。
2.3操作员站
DEH操作员站为ＰＧＰ，是基于Windows7环境下的人机系统（HIS），具有操作方便、界面友好的特点。
由于ＰＧＰ运行在Windows环境下，硬件平台为高性能通用PC兼容机，有利于运行人员在短时间内熟悉和掌握。
运行人员通过操作员站实现对汽轮机的控制。
针对华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机DEH的特点，设计了如下画面，包括总貌、棒图、趋势、报警信息、操作面板等，不仅为运行人员提供了操作手段，还可以通过画面监视汽轮机的运行状态。
2.3.1汽机总貌
画面名称：
TURBINEOVERVIEW
画面索引：
701
图2.4汽机总貌画面
该画面显示了DEH许多重要的参数，如转速、负荷、蒸汽压力/温度、凝汽器真空、各蒸汽阀门开度/状态等，还有DEH控制回路投/切状态、操作方式。
2.3.2自动控制
画面名称：
AUTOCONTROLS
画面索引：
702
图2.5自动控制画面
该画面为运行人员提供主要的操作手段，并且用棒图和数字显示TV/GV/IV开度。
这些操作包括：
●汽机远方挂闸
●远方ETS复位
●ATC投入/切除
●自动同期投入/切除
●功率闭环投入/切除
●主蒸汽压力限制投入/切除
●调节级压力闭环投入/切除
●一次调频投入/切除
●锅炉控制方式投入/切除
●目标值/变化率设定
●TV/GV切换
●单阀/顺序阀切换
2.3.3超速试验
画面名称：
OVERSPEEDTESTS
画面索引：
704
图2.6超速试验画面
超速试验包括OPC超速试验、电超速试验（EOST）和机械超速试验（MOST）
2.3.4转子应力监视
画面名称：
ROTORSTRESSMONITOR
画面索引：
705
图2.7转子应力监视画面
汽轮机通流部分高中压缸转子热应力是影响汽轮机运行寿命的关键因素，ATC程序计算出与热应力有关的各种信息，通过该画面表现出来。
这些信息包括：
●主蒸汽温度
●再热蒸汽温度
●高/中压转子表面温度
●高/中压转子平均温度
●高/中压转子中心孔温度
●高/中压转子表面应力系数
●高/中压转子中心孔应力系数
●高/中压转子寿命损耗
2.3.5伺服阀状态
画面名称：
SERVOSTATUS
画面索引：
706
图2.8伺服阀状态画面
华润渤海新区电厂2×350MW汽轮机共有９个可调节的蒸汽阀门，分别是两个高压主汽门（TV）、四个高压调门（GV）、两个中压调门（IV），一个抽汽门（LV）它们分别由9块IMVP80003子模件控制。
伺服阀状态画面就是监视IMVP80003的工作状态，它包括以下信息：
●阀门故障
●A/D、D/A状态
●LVDT初级/次级线圈状态（断线检测）
●VP800第一路/第二路输出状态
●看门狗超时
●VP800板载处理器失效
2.3.6自动限制
画面名称：
AUTOLIMITORS
画面索引：
707
图2.9自动限制画面
该画面用于设定DEH各种限值，包括：
●阀位限制值
●高负荷限制值
●低负荷限制值
●主汽压限制值
2.3.7阀门校验
画面名称：
VALVECALIBRATION
画面索引：
708
图2.10阀门校验画面
该画面用于VP800离线或在线校验。
2.3.8阀门试验
画面名称：
VALVETESTS
画面索引：
709
图2.11阀门试验画面
阀门试验包括两部分：
阀门严密性试验和在线活动试验。
通过该画面可以实现这两种类型的阀门试验操作。
2.3.9ATC监视
画面名称：
ATCCHECKLIST
画面索引：
710
图2.12ATC监视画面
ATC监视实际上是与ATC方式相关的条件检查，该画面以列表方式显示出导致ATC中断执行或被禁止的重要原因。
运行人员可根据该画面作出超越或ATC手动保持选择。
2.3.10TSI监视
画面名称：
TSIMONITOR
画面索引：
711
图2.12TSI监视画面
该画面显示的是汽机TSI的参数，如振动、差胀、偏心、轴位移等；此外轴承金属温度（包括推力瓦）和回油温度也在这幅画面上显示出来。
2.3.11高/中压汽缸温度
画面名称：
HP/IPTEMPERATURE
画面索引：
312
图2.13高/中压温度
该画面显示了高/中汽缸上主要的温度测点分布及实际测量值。
2.4系统软件
ABBSymphonyPLUSS+系统是一个优秀的集散控制系统，它的系统软件以多功能处理器（MFP/BRC）为核心，具有使用方便、便于调试、容易理解，充分适应了其硬件设计的特点，既满足了从简单到复杂的控制回路、顺控、优化控制的有关策略，又能用搭积木的方法对控制对象进行设计和组态。
SymphonyPLUSS+系统是专门为过程控制设计的，它以生产过程中多种控制工艺流程和算法、控制技术为依据，经过ABB公司不断优化完善，形成了特殊的功能码。
功能码是一种标准的子程序，按照职能可划分为以下11大类200余种：
●函数运算类
●常数设定类
●控制算法类（PID）
●信号转换和选择类
●硬件接口类
●I/O类
●脉冲与定时器类
●模件控制类
●通讯类
●高级编程语言接口类
●其它类
对多功能处理器的组态，可使用这些功能码，利用运行在WindowsNT环境下的Composer组态工具，实现DEH控制功能。
3.系统设计原则
●系统符合“故障-安全”设计准则，当系统失电时保证可靠停机，并对可能的误操作应采取有效的防范措施。
●系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。
●控制系统依据分层、分散控制原则，除了控制器冗余外，对重要的I/O信号和I/O模件也进行冗余配置。
●冗余的高速通讯网络保证信息通畅，并具有与DCS的通讯接口。
●除满足机组启动运行控制要求外，系统具有足够的I/O裕量和能力以便未来进行功能扩展。
●硬件选择力求可靠、先进。
●功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则。
●操作站设计符合人机工程学要求，人机界面友好，信息丰富，操作简便可靠。
4.基本功能
DEH主要控制汽轮机转速和功率，即从汽机挂闸、冲转、暖机、进汽阀切换、同期并网、带初负荷到带全负荷的整个过程，通过TV、GV、IV和RSV实现，同时具备防止汽机超速的保护逻辑。
DEH控制功能分别由三对冗余的HPC800K02控制器实现，即超速保护、基本控制和自启停（包括转子应力计算）。
这三部分既相互独立，同时又通过控制总线交换控制信息或状态。
4.1超速保护部分
超速保护部分的主要作用是提供转速三选二、油开关状态及汽机自动停机挂闸（ASL）状态三选二、超速保护逻辑、超速试验选择逻辑以及DEH跳闸逻辑，它控制着OPC电磁阀，同时汇总DEH相关跳闸信号后通过硬接线送ETS，没有转速和负荷调节控制。
4.1.1系统转速选择
转速三选二实际上是三取中逻辑，即由三路转速信号中的两路先分别大选，然后再对三个大选结果进行小选。
图4.1三选二逻辑
当出现以下情况时认为系统转速信号故障：
●任意两路转速故障
●一路转速故障，另外两路转速偏差大
●三路转速互不相同
●转速给定大于500RPM时，系统转速与给定相差100RPM
发生系统转速故障后，DEH自动将系统转速设定为一个很大的数值，这样将产生超速跳闸命令。
4.1.2油开关状态
DEH判断机组是否并网的唯一根据是油开关状态，因此该信号的重要性不言而喻。
为了实现“电气假并网试验不解线”的要求，程序对合闸信号三取二处理，并加设了选择开关，只有油开关信号和选择信号同时为“1”，DEH才认为机组真正并网了。
DEH判断汽机是否挂闸也是通过对AST母管压力的三取二实现的。
4.1.3超速保护
超速保护（OPC）通过控制OPC电磁阀快速关闭GV和IV，有效防止汽轮机转速飞升，并将转速维持在3000RPM。
它实际上由两部分组成：
并网前转速大于103％保护和并网后甩负荷预感器（LDA）。
并网前以下条件引起OPC保护动作：
●未进行电气超速或者机械超速试验转速超过3090RPM
●甩负荷油开关解列后转速大于2900RPM时转速飞升过快（加速度）
发电机解列瞬间如果中压缸排汽压力（IEP）大于额定值的15％或者该测点发生故障，则无论此时转速是否超过3090RPM，OPC电磁阀都要动作2秒，这就是甩负荷预感器的功能。
4.1.4DEH跳闸
华润渤海新区电厂350MW汽轮机跳闸功能是由ETS控制AST电磁阀实现的，DEH只汇总以下的跳闸条件，并不控制AST跳闸电磁阀：
●并网前系统转速故障或者超速（大于3360RPM）
●系统电源（220VAC）故障
●阀门严密性试验结束
●ATC方式下任何ATC跳闸命令
ATC方式下是否允许ATC跳闸可以通过工程师站进行选择。
4.1.5超速试验
超速试验必须在3000RPM定速（转速大于2950RPM）、油开关未合闸的情况下进行，它包括OPC超速试验（103％）、电气超速试验（110％）和机械超速试验（111～112％）。
这三项试验在逻辑上相互闭锁，即任何时候只有一项超速试验有效。
在电气或者机械超速试验过程中，如果汽机转速超过3360RPM仍未跳闸，为安全起见DEH将无条件发出超速跳闸指令送ETS。
4.2基本控制部分
基本控制部分是DEH的核心，它提供与转速和负荷控制相关的逻辑、调节回路，所有闭环控制的PID调节器和伺服阀接口均通过一对冗余的HPC800K02实现。
这部分还包括与自动控制有关的其他功能，如设定值/变化率发生器、限值设定、阀门切换、阀门管理、阀门试验、控制回路切换以及阀门校验等。
与基本控制有关的重要模拟量，如发电机有功功率、主蒸汽压力、中压排汽压力和调节级压力同样也是三取二。
4.2.1远方挂闸/ETS复位
汽机跳闸的途经有两个：
一个是汽机危急保安装置动作后保安油压消失，薄膜阀动作后将AST母管内EH抗燃油排泄掉，所有阀门关闭；另外一个是AST跳闸块上AST电磁阀动作后直接将抗燃油排掉引起阀门全部关闭。
远方挂闸的作用就是复位危急保安机构，即DEH通过控制安装在汽轮机前箱附近的板式气动挂闸电磁阀使得保安油压重新建立起来；远方复位ETS则是指通过DEH送出复位AST跳闸电磁阀指令给ETS，使AST跳闸电磁阀恢复带电状态，从而恢复AST母管油压。
远方挂闸/ETS复位操作都是时间长度为10秒的脉冲信号，即命令发出10秒后自动消失；如果汽机仍未挂闸，则DEH给出“挂闸失败”（RESETTURBINEFAIL）或“复位失败”（RESETASTFAIL）指示。
（注：
汽机挂闸也可通过运行人员操纵前箱附近跳闸杠杆手动挂闸；同样，ETS也可通过ETS操作画面上的复位按钮实现。
）
4.2.2转速控制
华润渤海新区电厂汽轮机是由TV控制冲转的。
汽机挂闸且阀门不在校验状态时，运行人员可发出RUN命令，此时GV、RSV全开，TV、IV保持关闭。
RUN实际上就是开机命令指令，一旦发出，就意味着冲转开始；在汽机运行期间RUN命令始终保持，只有当汽机重新跳闸才能清除掉。
运行人员通过DEH画面设定目标转速和升速率；一旦目标值发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员选择GO命令后，转速给定按照事先设定的升速率向目标值爬升，转速PID在偏差的作用下输出增加，开启TV、IV，汽机实际转速随之上升。
当转速给定与目标值相等时，程序自动进入HOLD状态，等待运行人员发出新的目标值。
升速过程中，运行人员可随时发出HOLD命令（临界区除外），这时，转速给定等于当前实际转速，汽机将停止升速，保持当前转速。
为保证汽机安全通过临界区，当实际转速在1150～2000RPM时,2630～2880RPM，转速进入临界区，此时，升速率自动设置为500RPM/min。
转速临界区的范围可通过工程师站在线修改。
当转速达到2890～2910RPM时，程序自动进入HOLD状态，表示进入TV/GV切换阶段。
运行人员发出TV/GV切换命令后，GV开始以1％/s的速率缓缓关闭；当GV实际开度与其指令偏差小于5%时，TV以2％/s速度开启。
当TV开度达到100％时，汽机转速由GV控制，TV/GV切换结束。
TV/GV切换过程中，汽机转速将保持在2900RPM附近。
切换结束后，GV/IV控制汽机升速到3000RPM。
由于TV和GV流量特性差异，程序将自动调整转速PID参数。
此外，当转速超过2800RPM，程序自动将升速率降低为200RPM/min；超过2900RPM，升速率降为100RPM/min，使得3000RPM定速时转速更稳定。
3000RPM定速后，可以进行自动同期。
DEH对自同期装置发出的增/减脉冲指令进行累加，产生转速目标值，并通过限幅器将累加后的目标值限制在同期转速允许范围内（2985～3015RPM）。
如果自动同期方式无法投入，其原因如下：
●转速超过2985～3015RPM
●汽机跳闸
●发电机并网
●系统转速故障
●自同期装置未发出允许信号
●自同期增/减信号品质坏
4.2.3自动带初负荷
发电机并网后，DEH在现有综合阀位参考值上加5％，这个开度对应于大约5％的初负荷。
初负荷的实际大小决定于当时主蒸汽压力，因此引入了主蒸汽压力进行修正，即主汽压较高时阀门开度小，反之则较大。
初负荷大小可以在工程师站上修改
4.2.4负荷控制
负荷控制一般分为开环和闭环两种方式。
所谓闭环指的是控制过程引入发电机有功功率反馈或者调节级压力反馈，此时汽机GV受负荷PID或者级压力PID的控制调节；开环方式则需要运行人员随时注意注意实际负荷的变化，目标负荷与实际负荷的近似程度依赖于GV阀门流量曲线和当前蒸汽参数。
开环负荷控制也称为阀位方式。
此外，锅炉自动方式也是负荷控制的一种，只不过它属于协调运行的范畴。
刚投入发电机功率闭环时，目标负荷和负荷给定跟踪当前实际负荷，以便保证功率闭环投入时无扰。
运行人员可根据需要设定负荷目标值和升负荷率，最大升负荷率为100MW/min。
一旦目标负荷发生改变，程序自动进入HOLD状态，当运行人员发出GO命令后，负荷给定按照设定好的负荷率向目标值逼近。
当负荷给定等于目标值时，重新进入HOLD状态。
投入功率闭环回路的允许条件如下：
●有功功率变送器没有故障
●汽机负荷在8～350MW之间
●网频波动在50±0.5Hz范围以内
●调节级压力闭环未投入
●阀位限制未动作
●负荷高限未动作
●主汽压限制未动作
●RUNBACK未发生
●汽机未跳闸
●油开关合闸
调节级压力与进入汽轮机的蒸汽流量近似成正比关系，所以只有在进行阀门活动试验和在线阀门校验时才投入，其他带负荷正常运行工况下一般不推荐投级压力闭环。
刚投入级压力闭环时，负荷给定跟踪实际级压力，以保证级压力闭环无扰切换；级压力闭环方式下目标值和变化率均对应于额定参数下的百分比。
级压力闭环投入的允许条件如下：
●级压力变送器没有故障
●调节级压力在2～11MPa之间
●网频波动在50±0.5Hz范围以内
●功率闭环未投入
●阀位限制未动作
●负荷高限未动作
●主汽压限制未动作
●RUNBACK未发生
●锅炉自动方式未投入
●汽机未跳闸
●油开关合闸
●负荷给定与实际负荷偏差小于20％
锅炉稳定燃烧后DEH可转入锅炉自动方式。
协调控制方案为“炉跟机”方式，DEH接收来自机炉主控器的综合指令自动调整汽机负荷，此时DEH将负荷变化率设定为100MW/min，即锅炉自动方式下汽机负荷的变化取决于机炉主控器指令的变化。
锅炉自动方式投入的允许条件如下：
●功率闭环已投入
●锅炉控制允许
●阀位限制未动作
●负荷高限未动作
●主汽压限制未动作
●RUNBACK未发生
●自动控制方式
●汽机未跳闸
●油开关合闸
4.2.5主蒸汽压力限制/保护（TPR）
主蒸汽压力限制功能投入后，当机前压力降低到保护限值以下时，GV将以0.1％/s的速率
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